Mae’r deunyddiau a ddefnyddir i weithgynhyrchu cydrannau yn faes allweddol ar gyfer sicrhau cynhyrchu effeithlon a pherfformiad optimwm. Gall Gweithgynhyrchu Haenau Ychwanegol gael effaith fawr ar sut mae cynnyrch yn cael eu datblygu a’u cynhyrchu. Er enghraifft, caniatáu cynhyrchu rhannau a systemau ysgafnach a chryfach. Yn yr erthygl hon, rydym ni’n trafod cyfleoedd a heriau Gweithgynhyrchu Haenau Ychwanegol a sut bu ASTUTE 2020 yn darparu cefnogaeth i gwmni gweithgynhyrchu yng Nghymru gyda’u dyfais feddygol oedd wedi’i bwriadu i drin cleifion COVID-19.

Beth yw Gweithgynhyrchu Haenau Ychwanegol?

Mae Gweithgynhyrchu Haenau Ychwanegol (ALM), sydd hefyd yn cael ei alw’n argraffu 3D, yn deulu o dechnegau gweithgynhyrchu agos at siâp net a ddefnyddir i adeiladu geometreg 3D, haen wrth haen, yn uniongyrchol o fodelau cyfrifiadurol. Mae technegau ALM yn cwmpasu ystod eang o ddeunyddiau a phrosesau:

• Mae technegau Dyddodi Uniongyrchol yn dyddodi ac yn asio deunydd ar haen is, gan ychwanegu haenau olynol i adeiladu’r geometreg terfynol. Mae’r deunyddiau’n amrywio o thermoblastig, yn nodweddiadol ar ffurf weiren neu beledi sy’n cael eu cynhesu â ffroenell allwthio, i aloiau metel ar ffurf powdwr neu weiren sy’n cael eu cynhesu a’u hasio gan arc trydan, laser, neu belydr electron.
• Defnyddir technegau Asio Gwely-Powdwr yn nodweddiadol ar gyfer cydrannau metalig; defnyddir pelydr electron neu laser i doddi un haen ddethol o fodel 3D mewn gwely o bowdwr metalig, caiff y gwely ei ostwng, taenir haen newydd o bowdwr arno, ac mae’r broses yn cael ei hailadrodd nes i’r cydran terfynol gael ei dynnu o’r powdwr sydd heb ei sintro.
• Mae Stereolithograffi 3D yn defnyddio laser Uwchfioled neu ddyfais arall sy’n allyrru goleuni i galedu haenau dethol o faddon resin ffotopolymer hylif.

Mae technegau ALM yn cael eu gwella a’u hehangu’n barhaus i systemau deunyddiau newydd, ac mae potensial i gymhwyso’r maes technoleg gweithgynhyrchu hwn, sy’n datblygu’n gyflym, i bob sector diwydiannol.

Beth yw Cyfleoedd a Heriau Gweithgynhyrchu Haenau Ychwanegol?

• O gymharu â thechnegau gweithgynhyrchu confensiynol, mae ALM yn caniatáu lefel uwch o gymhlethdod geometregol, amser cyflwyno byrrach, a llai o wastraff wrth gynhyrchu.
• Ymhlith cymwysiadau ALM mae prototeipio cyflym, gweithgynhyrchu yn ôl y galw, iteriad dylunio hwylus, a geometreg/priodweddau cymhleth a fuasai’n rhy ddrud neu’n amhosibl eu gweithgynhyrchu yn y dull confensiynol.
• Ymhlith yr heriau mae diffyg gallu i ailadrodd a safonau diwydiannol, nid yw ALM yn addas ar gyfer gweithgynhyrchu ar raddfa fawr.

Beth yw Manteision/Effeithiau Ymgorffori’r Dechnoleg hon?

Gall ymgorffori technolegau ALM olygu bod modd i weithgynhyrchu ddileu costau offeru, defnyddio llai o ynni, a chynhyrchu llai o wastraff. Mae ALM hefyd yn integreiddio’n dda ag amgylcheddau industry 4.0, gan hyrwyddo arferion gweithgynhyrchu diwastraff (gall gweithgynhyrchu yn ôl y galw leihau’r angen am le storio ar gyfer rhestr stoc ffisegol hyd at 90%).

Nid yw ALM wedi’i gyfyngu i chwyldroi sut mae pethau’n cael eu creu, mae’n galluogi gweithgynhyrchwyr i ailfeddwl yn llwyr ynghylch sut mae cynnyrch yn cael eu dylunio.

Sut mae Arbenigedd ASTUTE 2020 yn Ymgorffori’r Dechnoleg hon yn y Sector Gweithgynhyrchu yng Nghymru?

Mae gan ASTUTE 2020 arbenigedd helaeth a mynediad at sawl proses gweithgynhyrchu haenau ychwanegol, gan gynnwys Asio Gwely Powdwr Laser (ar gyfer ALM metelau), Dyddodi Uniongyrchol polymerau, a Stereolithograffi 3D. Gall ASTUTE 2020 weithio’n uniongyrchol gyda chwmnïau gweithgynhyrchu ar bob agwedd ar ALM, o’r cysyniad i weithgynhyrchu’r cydrannau. Ymhlith yr enghreifftiau o waith a wnaed ar y cyd â chwmnïau gweithgynhyrchu mae optimeiddio cydrannau, archwilio addasrwydd ALM o gynnyrch sydd eisoes yn bodoli, ac ymchwilio i briodweddau mecanyddol a microstrwythurau cydrannau ALM.

Amlygwyd enghraifft wych o allu ALM i ganiatáu ymateb cyflym i anghenion gweithgynhyrchu yn ystod pandemig COVID-19. Wrth i’r galw am anadlyddion Uned Gofal Dwys gynyddu’n sydyn, yn ogystal â chydrannau amnewid, gall cyfleusterau ALM ymateb yn gyflym i’r heriau dylunio a gweithgynhyrchu a gweithredu fel ffynhonnell gychwynnol o gydrannau nes bod ffatrïoedd ar raddfa fwy yn gallu addasu eu hoffer a dechrau cynhyrchu. Daeth cwmni gweithgynhyrchu at ASTUTE 2020 i ofyn am help i ddatblygu a gweithgynhyrchu cydrannau anadlyddion Uned Gofal Dwys. Er gwaethaf yr heriau oherwydd bod y rhan fwyaf o’r tîm ASTUTE yn gweithio gartref, trwy gydweithio llwyddodd y cwmni i dreialu ac addasu eu dyluniad, a gafodd ei argraffu wedyn o fewn tri diwrnod.

Gall ASTUTE 2020 gefnogi cwmnïau gweithgynhyrchu ar draws amrywiaeth o sectorau, megis awyrofod, moduron, cynhyrchu ynni, olew a nwy, dyfeisiau meddygol, electroneg, bwydydd, etc., gan ysgogi twf trwy gymhwyso technolegau peirianneg lefel uwch i heriau gweithgynhyrchu, a sbarduno ymchwil flaengar ac arloesedd. Mae trefniadau cydweithio ASTUTE 2020 yn ysbrydoli cwmnïau gweithgynhyrchu i wella a lliflinio’u prosesau gweithgynhyrchu, y cynnyrch maen nhw’n eu gweithgynhyrchu a’u cadwyn gyflenwi, fel eu bod yn cynhyrchu nwyddau a gwasanaethau cynaliadwy, gwerth uwch, ac yn eu cyflwyno i farchnad fyd-eang.

Mae rhaglen ASTUTE 2020 wedi cael ei hariannu’n rhannol gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop trwy Lywodraeth Cymru a’r Sefydliadau Addysg Uwch sy’n rhan o’r rhaglen.